JPS6338657B2 - - Google Patents
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- JPS6338657B2 JPS6338657B2 JP11818180A JP11818180A JPS6338657B2 JP S6338657 B2 JPS6338657 B2 JP S6338657B2 JP 11818180 A JP11818180 A JP 11818180A JP 11818180 A JP11818180 A JP 11818180A JP S6338657 B2 JPS6338657 B2 JP S6338657B2
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- JP
- Japan
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- image
- indentation
- square
- coordinate positions
- memory
- Prior art date
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Links
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- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 23
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
- G01N3/42—Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属材料等の硬度を自動計測する微小
硬度計に関する。
硬度計に関する。
微小域において金属材料等の硬度を計測する硬
度計は四角錐状のダイヤモンド圧子を押し込んで
第１図に示すような凹部（以下圧痕という）１を
形成し、この圧痕１を読取顕微鏡で拡大し読取顕
微鏡内に配された２本のヘアライン２，３で頂角
Ａ，Ｂ及びＣ，Ｄを挾み、対角線及びの
長さを読み取り、これらの対角線の平均の長さｄ
を求め、この長さｄを下式(1)に代入してビツカー
ス硬度Hvを算出するようにしている。
度計は四角錐状のダイヤモンド圧子を押し込んで
第１図に示すような凹部（以下圧痕という）１を
形成し、この圧痕１を読取顕微鏡で拡大し読取顕
微鏡内に配された２本のヘアライン２，３で頂角
Ａ，Ｂ及びＣ，Ｄを挾み、対角線及びの
長さを読み取り、これらの対角線の平均の長さｄ
を求め、この長さｄを下式(1)に代入してビツカー
ス硬度Hvを算出するようにしている。
Hv＝1.8544×Ｆ／d2
ここに、Ｆはダイヤモンド圧子に加える押圧荷
重である。かかる対角線の読み取りに関しては２
本のヘアライン２，３で圧痕１を挾んで測定する
ために、圧痕１の頂角Ａ，ＢまたはＣ，Ｄとヘア
ライン２，３とが接する処で読む必要があり、従
つて、熟練を要すると共に人差の影響も非常に大
きい。例えば、圧痕の頂角とヘアラインとが接し
ても分らずに第２図に示すような状態の場合もあ
り、また、第３図のように頂角とヘアラインとが
離れていても接したように見えたりすることがあ
り、測定誤差の原因となつている。そして、これ
らの誤差は人間が測定を行なう場合には避けるこ
とができない。更に、長時間の測定においては、
目の疲労によるバラ付きが非常に大きくなり、こ
れに応じて測定誤差が大きくなる等の欠点があつ
た。
重である。かかる対角線の読み取りに関しては２
本のヘアライン２，３で圧痕１を挾んで測定する
ために、圧痕１の頂角Ａ，ＢまたはＣ，Ｄとヘア
ライン２，３とが接する処で読む必要があり、従
つて、熟練を要すると共に人差の影響も非常に大
きい。例えば、圧痕の頂角とヘアラインとが接し
ても分らずに第２図に示すような状態の場合もあ
り、また、第３図のように頂角とヘアラインとが
離れていても接したように見えたりすることがあ
り、測定誤差の原因となつている。そして、これ
らの誤差は人間が測定を行なう場合には避けるこ
とができない。更に、長時間の測定においては、
目の疲労によるバラ付きが非常に大きくなり、こ
れに応じて測定誤差が大きくなる等の欠点があつ
た。
本発明は上記従来の欠点を除去する目的でなさ
れたもので、圧痕の対角線の長さを電気的に計測
し、且つビツカース硬度を演算算出してプリント
アウトするようにした微小硬度計を提供するもの
である。
れたもので、圧痕の対角線の長さを電気的に計測
し、且つビツカース硬度を演算算出してプリント
アウトするようにした微小硬度計を提供するもの
である。
以下本発明を添付図面の一実施例に基づいて詳
述する。
述する。
第４図において、テレビカメラ１１は硬度計１
０に配設されており、当該硬度計１０のダイヤモ
ンド圧子（図示せず）により形成した圧痕１（第
５図）を例えば矢印Ｆ方向に走査しながら撮像し
てビデオ信号evを出力し、画像処理部１２のシエ
デイング補正回路１３に加える。シエデイング補
正回路１３は撮像管の感度ムラ等により生ずるビ
デオ信号evのムラを補正し、信号ev′として出力
して信号処理回路１４に加える。信号処理回路１
４は入力信号ev′を微分して圧痕１の他の部分
１′（第５図）との境界を検出し、所定のスレシ
ヨルトレベルで切つて２値化し、２値化した信号
ebを出力して記憶装置１５に加える。記憶装置１
５は例えば（32×512）ビツトのメモリ１５ａ，
１５ｂを縦横に互いに直角にクロスして構成した
もので、これらのクロスメモリ１５ａ，１５ｂに
圧痕１の各エツジの部分を記憶するものである。
なお、上記中心の位置合わせおよび各頂角Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの幅方向の中心合わせは、オペレータ
が後記ブラウン管の表示画像（第６図に示すよう
なクロスメモリとエツジ像との合成画像が表示さ
れ、オペレータの操作によりクロスメモリ、エツ
ジ像のいずれかが画面上で移動される。）をみな
がら適宜行う。この場合圧痕１の中心Ｏがメモリ
の中心Ｐに一致し、かつ各頂角Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが
メモリの幅方向の中心に一致することは必ずしも
必要でなく、θ＝45度が成立し、かつ４つのメモ
リ領域に各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが位置していれば
よい。また、圧痕の境界を所定ビツト数例えば３
ビツト数の幅で記憶させる（第６図，第８図）。
この第８図は第６図の頂角Ａを含むエツジ部の拡
大説明図で、各マスは記憶素子を表わし、黒く塗
りつぶした部分に信号ebが記憶されており、白い
部分は信号が記憶されていないことを示してい
る。このようにして、クロスメモリ１５ａ，１５
ｂに圧痕１の各頂角Ａ〜Ｄを含むエツジの部分を
これらのメモリ１５ａ，１５ｂと45゜の角度をな
すように記憶させる。また、圧痕１以外にも研磨
傷、介在物或は汚れ等により画像に濃淡が生じ、
これらも共にメモリ内に記憶され、例えば第８図
の符号２５で表わされる。
０に配設されており、当該硬度計１０のダイヤモ
ンド圧子（図示せず）により形成した圧痕１（第
５図）を例えば矢印Ｆ方向に走査しながら撮像し
てビデオ信号evを出力し、画像処理部１２のシエ
デイング補正回路１３に加える。シエデイング補
正回路１３は撮像管の感度ムラ等により生ずるビ
デオ信号evのムラを補正し、信号ev′として出力
して信号処理回路１４に加える。信号処理回路１
４は入力信号ev′を微分して圧痕１の他の部分
１′（第５図）との境界を検出し、所定のスレシ
ヨルトレベルで切つて２値化し、２値化した信号
ebを出力して記憶装置１５に加える。記憶装置１
５は例えば（32×512）ビツトのメモリ１５ａ，
１５ｂを縦横に互いに直角にクロスして構成した
もので、これらのクロスメモリ１５ａ，１５ｂに
圧痕１の各エツジの部分を記憶するものである。
なお、上記中心の位置合わせおよび各頂角Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの幅方向の中心合わせは、オペレータ
が後記ブラウン管の表示画像（第６図に示すよう
なクロスメモリとエツジ像との合成画像が表示さ
れ、オペレータの操作によりクロスメモリ、エツ
ジ像のいずれかが画面上で移動される。）をみな
がら適宜行う。この場合圧痕１の中心Ｏがメモリ
の中心Ｐに一致し、かつ各頂角Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが
メモリの幅方向の中心に一致することは必ずしも
必要でなく、θ＝45度が成立し、かつ４つのメモ
リ領域に各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが位置していれば
よい。また、圧痕の境界を所定ビツト数例えば３
ビツト数の幅で記憶させる（第６図，第８図）。
この第８図は第６図の頂角Ａを含むエツジ部の拡
大説明図で、各マスは記憶素子を表わし、黒く塗
りつぶした部分に信号ebが記憶されており、白い
部分は信号が記憶されていないことを示してい
る。このようにして、クロスメモリ１５ａ，１５
ｂに圧痕１の各頂角Ａ〜Ｄを含むエツジの部分を
これらのメモリ１５ａ，１５ｂと45゜の角度をな
すように記憶させる。また、圧痕１以外にも研磨
傷、介在物或は汚れ等により画像に濃淡が生じ、
これらも共にメモリ内に記憶され、例えば第８図
の符号２５で表わされる。
さて、クロスメモリ１５ａ，１５ｂから圧痕１
の頂角Ａ〜Ｄを検出する場合、信号処理回路１７
がクロスメモリ１５ａ，１５ｂの縦、横のアドレ
スを右下り45゜（第６図の矢印Ｒ方向）、左下り45゜
（第６図の矢印Ｌ方向）に読み出し、このアドレ
スにデータがある場合には１をカウントする。こ
のようにして、第７図ａ，ｂに示すように横用の
クロスメモリ１５ａからエツジ部Ａ，Ｂのデータ
DA1，DB1，DA2，DB2を得る。そして、データ
DA1，DB1のアドレスAa1，Ab1の中点アドレス
Aa（第７図ｃ），データDA2，DB2のアドレス
Aa2，Ab2の中点アドレスAbから夫々頂点Ａ，Ｂ
のアドレスを求める。同様にして縦用のクロスメ
モリ１５ｂから頂点Ｃ，ＤのアドレスAc，Adを
求める。また、信号処理回路１７はゴミ取り処理
も行なう。前述したように右下り、左下り45゜方
向の加算結果、各エツジのデータDA1〜Dd2は10
〜16ビツトの量がある。すなわち、圧痕１の頂角
が完全に直角である場合には16ビツトあり、圧子
が摩耗して頂角が丸くなるにつれて10ビツト程度
に少なくなる（第８図の・印の画素の部分）。そ
こで、例えば10ビツト以上のデータ量をもつもの
を調べた場合、第８図に示すゴミによる部分２５
のデータnb，na（第９図ａ，ｂ）が出る。そこで、
データDA1，na，DB1，nbのうち、メモリ１５ａ
の中心Ｐ（第６図）に近い方のアドレスAa1，
Ab1を圧痕の先端と判断してゴミによるデータ
na，nbと区別する。これは、圧痕内にゴミがあつ
たとしても、圧子により押圧均一化されてしまい
ゴミ信号として検出し得ない程度となり、従つ
て、圧痕内にゴミがないとして差し仕えない。す
なわち、ゴミによる信号は常に圧痕外にあるとし
てよい。従つて、エツジのデータはゴミのデータ
に対して常にメモリの中心寄りにあるとしてい
る。このようにして信号処理回路１７は各エツジ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，のアドレスデータAa〜Adを出
力する。加算部１８（第４図）はブラウン管にシ
エデイング補正回路１３からの信号ev′により圧
痕１の原画像を、信号処理回路１７からのアドレ
スデータAa〜Adによりマスク３０（第１０図）
を写し出す。原画像１の頂点Ａ，Ｂのアドレス
Aa，Abの差、頂点Ｃ，ＤのアドレスAC，Adの
差は撮像面における対角線，の長さとな
り、従つて、これらの値にメモリの１画素の実寸
係数を乗算することにより圧痕１の対角線，
CDの実寸を求めることができる。このようにし
て得る対角線の長さは圧痕の各頂角Ａ〜Ｄがシヤ
ープのときすなわち、完全に直角な場合にはその
まま使用してもよいが、圧子の摩耗により各頂角
が丸くなると（第８図）肉眼で見た場合と違いが
出る。そこで、かかる場合にはオペレータがブラ
ウン管を見ながら、圧痕１の各頂角Ａ〜Ｄがマス
ク３０の各辺′′，′′，′′，′′
と一致す
るように当該マスク３０のワクの大きさを調節す
る。この調節は、シヤープネス係数δを頂角Ａ，
ＤのアドレスAa，Adには加え、頂角Ｂ，Ｃのア
ドレスAb，Acからは減じる（第７図ｃ，ｄ，第
９図ｃ，ｄ）。このシヤープネス係数δは圧子の
摩耗の程度により適宜の値に設定し得るものであ
る。信号処理回路１７は上記オペレータの操作に
応じて前記演算処理を行ない、各頂角Ａ〜Ｄの補
正したアドレスデータAa′〜Ad′を出力して加算
部１８に加え、マスク３０のワクを修正する。ま
た、これらの各データAa′〜Ad′はデータ処理部
２０の演算回路２１に加えられる。演算回路２１
は入力データAa′〜Ad′により前述したように圧
痕１の対角線，の長さd1，d2を算出し、こ
れらの長さd1，d2の平均値ｄを算出する。次い
で、この対角線の平均の長さｄを用い前式(1)に沿
つてビツカース硬度Hvの演算を実行し、対応す
る信号VHを出力してプリント部２２に加える。
プリント部２２は入力信号VHに応じて前記ビツ
カース硬度Hvをプリントアウトする。
の頂角Ａ〜Ｄを検出する場合、信号処理回路１７
がクロスメモリ１５ａ，１５ｂの縦、横のアドレ
スを右下り45゜（第６図の矢印Ｒ方向）、左下り45゜
（第６図の矢印Ｌ方向）に読み出し、このアドレ
スにデータがある場合には１をカウントする。こ
のようにして、第７図ａ，ｂに示すように横用の
クロスメモリ１５ａからエツジ部Ａ，Ｂのデータ
DA1，DB1，DA2，DB2を得る。そして、データ
DA1，DB1のアドレスAa1，Ab1の中点アドレス
Aa（第７図ｃ），データDA2，DB2のアドレス
Aa2，Ab2の中点アドレスAbから夫々頂点Ａ，Ｂ
のアドレスを求める。同様にして縦用のクロスメ
モリ１５ｂから頂点Ｃ，ＤのアドレスAc，Adを
求める。また、信号処理回路１７はゴミ取り処理
も行なう。前述したように右下り、左下り45゜方
向の加算結果、各エツジのデータDA1〜Dd2は10
〜16ビツトの量がある。すなわち、圧痕１の頂角
が完全に直角である場合には16ビツトあり、圧子
が摩耗して頂角が丸くなるにつれて10ビツト程度
に少なくなる（第８図の・印の画素の部分）。そ
こで、例えば10ビツト以上のデータ量をもつもの
を調べた場合、第８図に示すゴミによる部分２５
のデータnb，na（第９図ａ，ｂ）が出る。そこで、
データDA1，na，DB1，nbのうち、メモリ１５ａ
の中心Ｐ（第６図）に近い方のアドレスAa1，
Ab1を圧痕の先端と判断してゴミによるデータ
na，nbと区別する。これは、圧痕内にゴミがあつ
たとしても、圧子により押圧均一化されてしまい
ゴミ信号として検出し得ない程度となり、従つ
て、圧痕内にゴミがないとして差し仕えない。す
なわち、ゴミによる信号は常に圧痕外にあるとし
てよい。従つて、エツジのデータはゴミのデータ
に対して常にメモリの中心寄りにあるとしてい
る。このようにして信号処理回路１７は各エツジ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，のアドレスデータAa〜Adを出
力する。加算部１８（第４図）はブラウン管にシ
エデイング補正回路１３からの信号ev′により圧
痕１の原画像を、信号処理回路１７からのアドレ
スデータAa〜Adによりマスク３０（第１０図）
を写し出す。原画像１の頂点Ａ，Ｂのアドレス
Aa，Abの差、頂点Ｃ，ＤのアドレスAC，Adの
差は撮像面における対角線，の長さとな
り、従つて、これらの値にメモリの１画素の実寸
係数を乗算することにより圧痕１の対角線，
CDの実寸を求めることができる。このようにし
て得る対角線の長さは圧痕の各頂角Ａ〜Ｄがシヤ
ープのときすなわち、完全に直角な場合にはその
まま使用してもよいが、圧子の摩耗により各頂角
が丸くなると（第８図）肉眼で見た場合と違いが
出る。そこで、かかる場合にはオペレータがブラ
ウン管を見ながら、圧痕１の各頂角Ａ〜Ｄがマス
ク３０の各辺′′，′′，′′，′′
と一致す
るように当該マスク３０のワクの大きさを調節す
る。この調節は、シヤープネス係数δを頂角Ａ，
ＤのアドレスAa，Adには加え、頂角Ｂ，Ｃのア
ドレスAb，Acからは減じる（第７図ｃ，ｄ，第
９図ｃ，ｄ）。このシヤープネス係数δは圧子の
摩耗の程度により適宜の値に設定し得るものであ
る。信号処理回路１７は上記オペレータの操作に
応じて前記演算処理を行ない、各頂角Ａ〜Ｄの補
正したアドレスデータAa′〜Ad′を出力して加算
部１８に加え、マスク３０のワクを修正する。ま
た、これらの各データAa′〜Ad′はデータ処理部
２０の演算回路２１に加えられる。演算回路２１
は入力データAa′〜Ad′により前述したように圧
痕１の対角線，の長さd1，d2を算出し、こ
れらの長さd1，d2の平均値ｄを算出する。次い
で、この対角線の平均の長さｄを用い前式(1)に沿
つてビツカース硬度Hvの演算を実行し、対応す
る信号VHを出力してプリント部２２に加える。
プリント部２２は入力信号VHに応じて前記ビツ
カース硬度Hvをプリントアウトする。
以上説明したように本発明によれば、測定誤差
を極めて小さくすることができ、且つ測定の際の
目の疲労を軽減することができ、更に、ビツカー
ス硬度を正確且つ迅速に計測することができる。
また、クロスメモリを使用して圧痕のエツジ部の
みを記憶させ、且つ記憶したデータをエツジに対
して斜め45゜方向に読み出して加算することによ
りゴミ等の影響を受けることなく、測定精度を上
げることができる。更に、オペレータとの対話形
式であるために肉眼との一致性を得ることができ
る等の優れた効果がある。
を極めて小さくすることができ、且つ測定の際の
目の疲労を軽減することができ、更に、ビツカー
ス硬度を正確且つ迅速に計測することができる。
また、クロスメモリを使用して圧痕のエツジ部の
みを記憶させ、且つ記憶したデータをエツジに対
して斜め45゜方向に読み出して加算することによ
りゴミ等の影響を受けることなく、測定精度を上
げることができる。更に、オペレータとの対話形
式であるために肉眼との一致性を得ることができ
る等の優れた効果がある。
第１図はビツカース硬度の測定説明図、第２図
及び第３図はビツカース硬度の測定誤差の発生原
因の説明図、第４図は本発明に係る微小硬度計の
一実施例を示すブロツク図、第５図は第４図のテ
レビカメラによる圧痕の走査方向の一実施例を示
す図、第６図は第４図の記憶装置の一実施例を示
す図、第７図ａ〜ｄは圧痕のエツジのアドレスを
求める場合の説明図、第８図は第６図のメモリの
拡大説明図、第９図ａ〜ｄは圧痕のエツジのアド
レスを求める場合の説明図、第１０図は第４図の
加算部における圧痕の原画像とマスクとの関係を
示す図である。 １……圧痕、１０……硬度計、１１……テレビ
カメラ、１３……シエデイング補生回路、１４，
１７……信号処理回路、１５……記憶装置、１６
……メモリ制御装置、１８……加算部、２１……
演算回路、２２……プリント部。
及び第３図はビツカース硬度の測定誤差の発生原
因の説明図、第４図は本発明に係る微小硬度計の
一実施例を示すブロツク図、第５図は第４図のテ
レビカメラによる圧痕の走査方向の一実施例を示
す図、第６図は第４図の記憶装置の一実施例を示
す図、第７図ａ〜ｄは圧痕のエツジのアドレスを
求める場合の説明図、第８図は第６図のメモリの
拡大説明図、第９図ａ〜ｄは圧痕のエツジのアド
レスを求める場合の説明図、第１０図は第４図の
加算部における圧痕の原画像とマスクとの関係を
示す図である。 １……圧痕、１０……硬度計、１１……テレビ
カメラ、１３……シエデイング補生回路、１４，
１７……信号処理回路、１５……記憶装置、１６
……メモリ制御装置、１８……加算部、２１……
演算回路、２２……プリント部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 硬度計の圧子による正方形状の圧痕を撮像し
対応する画像信号を出力する撮像手段と、 該撮像した正方形状の圧痕の軸郭部を抽出する
輪郭抽出手段と、 前記輪郭部が抽出された画像を２値化する２値
化手段と、 ２つの長方形画像領域を直角に交差させた十字
状の画像領域に対応する記憶領域を有し、これら
画像領域のうちの前記交差領域以外の４つの画像
領域にそれぞれ前記正方形状の輪郭部の各頂点部
分が位置するように前記２値化画像の一部を記憶
するクロスメモリと、 このクロスメモリに記憶された２値化画像を正
および負の斜め45度方向の画素列に沿つてそれぞ
れ走査し、前記４つの画像領域からそれぞれ一対
の前記輪郭部に対応する座標位置をそれぞれ求
め、これら座標位置の中点位置を各対毎に算出す
ることにより前記正方形状の輪郭部の４頂点の座
標位置を求める信号処理手段と、 該求めた４頂点の座標位置に基づき正方形状の
圧痕の対角線の長さを算出し、該算出値に基づき
硬度を算出するデータ処理手段と を具える微小硬度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11818180A JPS5742838A (en) | 1980-08-27 | 1980-08-27 | Microhardness meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11818180A JPS5742838A (en) | 1980-08-27 | 1980-08-27 | Microhardness meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5742838A JPS5742838A (en) | 1982-03-10 |
| JPS6338657B2 true JPS6338657B2 (ja) | 1988-08-01 |
Family
ID=14730138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11818180A Granted JPS5742838A (en) | 1980-08-27 | 1980-08-27 | Microhardness meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5742838A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5150608A (en) * | 1991-02-19 | 1992-09-29 | Giancarlo Mazzoleni | Centering device for use with brinell hardness-measuring probe |
| JP2603224Y2 (ja) * | 1991-04-03 | 2000-03-06 | カルソニック株式会社 | 熱交換器 |
| JP2776234B2 (ja) * | 1994-01-31 | 1998-07-16 | 株式会社島津製作所 | 押し込み型硬度測定装置 |
| JP2013050379A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Mitsutoyo Corp | 硬さ試験機 |
| US20140267679A1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Leco Corporation | Indentation hardness test system having an autolearning shading corrector |
-
1980
- 1980-08-27 JP JP11818180A patent/JPS5742838A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5742838A (en) | 1982-03-10 |
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